CN111384760A - 一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路 - Google Patents
一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路，包括电压输入、DC‑DC电路、电流采样电路、电压采样电路、差分放大电路、恒流控制电路、恒压控制电路和电路输出，通过检测输出电流信号并对其进行反馈控制实现恒流功能，当蓄电设备的端口电压上升到限定电压时，DC‑DC电路的占空比达到最大，进入恒压模式，以输出最大电压为蓄电池进行恒压充电，可以实现只利用一个反馈回路即可实现对蓄电设备的恒流恒压充电，电路结构稳定，恒流充电模式向恒压充电模式自由自动切换，使用方便，简单实用，具有更广泛的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及充电领域，具体涉及一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路。
背景技术
众所周知，很多蓄电设备在刚开始充电的时候由于其上的电压较低，导致充电电流会很大，如果不加以限定，则会过大的电流会降低蓄电设备的使用寿命甚至可能损坏充电设备。当蓄电设备的电量充足的时候如果还进行恒流充电则可能造成充电电压超过蓄电设备的电压限制，导致蓄电设备损坏。为了实现蓄电设备的快速充电，在蓄电设备端口电压较低时，采用恒流方式进行充电，当蓄电设备的端口电压接近其限制电压时，一般采用恒压方式进行充电，使蓄电设备达到饱和态。现有的恒流恒压实现方式电路结构复杂，两个回路相互作用，环路设计不当容易产生振荡，或者如果采用MCU控制的方式，则系统结构将更加复杂。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路，包括电压输入、DC-DC电路、电流采样电路、电压采样电路、差分放大电路、恒流控制电路、恒压控制电路和电路输出，其中电压采样电路包括电压采样电阻，电压采样电路通过电压采样电阻获得电压反馈信号，电流采样电路在负载回路中串联电流采样电阻，再将电流采样电阻上的电流信号经过差分放大电路进行放大，再经过恒流控制电路形成电流反馈信号，电压反馈信号和电流反馈信号经过恒压控制电路的作用共同控制DC-DC电路PWM的输出占空比，在输出电压上升到限值电压之前稳定输出电流，在输出电压达到限值电压之后稳定输出电压。
优选地，电流采样电路包括电流采样电阻R1，电压采样包括电阻R2、R3，用于实现串联分压,差分放大电路包括运放U1、电阻R9、R10、R11、R12，恒流控制电路包括运放U2，电阻R5、R6、R7，电容C3和C4，恒压控制电路包括R3、R4，DC-DC电路的内部基准电压和电阻R3、R4用于实现恒压控制。
本发明的有益效果为：解决了传统蓄电设备充电电路反馈回路设计难度大，结构复杂的问题。提供一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路，只利用一个反馈回路就可将恒流和恒压两种功能结合起来，电路结构简单，电路工作稳定。恒流恒压充电控制电路可以适用于各种可循环电池的恒流恒压充电的控制，具有更广泛的应用范围。
附图说明
图1为本发明的电路结构框图；
图2为本发明的电路原理图。
具体实施方式
本发明将结合附图，通过以下实施例进一步说明：
如附图1所示，一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路的结构框图，包括电压输入、DC-DC变换电路、差分放大电路、恒流控制电路、恒压控制电路和电路输出，通过在负载回路中串联一只电流取样电阻，进行电流采样，再将其上电流信号经过差分放大电路进行放大，再经过恒流控制电路形成电流反馈信号，电流反馈信号经过恒压控制电路之后控制DC-DC电路输出PWM的占空比变化，控制输出电压和蓄电设备的端口电压同步升高，从而达到稳定输出电流的目的。当电压升至限定电压Ulim之后通过调节输出PWM的占空比至最大，固定输出最大电压Umax来实现恒压充电。
如图2所示，所述电流采样是通过检测取样电阻两端的电压，并将采样的电流信号作为误差放大器的输入，利用差分放大器对其电流信号进行比例放大。得到的输出信号uo1连接至恒流控制电路中运放U2的反相输入端，作为恒流控制电路的输入信号。恒流控制电路的输出信号uo2连接至恒压控制电路，通过恒压电路控制DC-DC电路输出PWM占空比变化，使得输出电压ISNS自适应蓄电设备电压Vo变化，实现恒流充电，当蓄电设备电压Vo升至限制电压Ulim时，DC-DC电路输出最大电压Umax,以最大电压Umax对蓄电设备进行恒压充电至其达到饱和。
具体原理如下：通过在负载回路串联一只取样电阻R1，运算放大器U1构成一个差分比例运算电路，其同相端输入为蓄电设备电压Vo，反向端输入为DC-DC电路输出电压ISNS，其输出电压表达式为
由于电压信号ISNS和Vo分别取自取样电阻R1两端，所以(ISNS-Vo)＝Io×R1，所以差分比例运算电路的输出也等于
电阻R9和R11的规格参数一致，电阻R10和R12的规格和参数一致。运算放大器U2构成一个误差放大器，其同相输入端由参考电压VREF经过比例变化提供一个基准电压，大小为
其反相端输入为运算放大器U1的输出，当开始对蓄电设备进行充电时，以恒流模式进入充电，输出点Vo从较低的值开始逐渐上升，则取样电阻两端的电压差UR＝ISNS-Vo变小，使得运算放大器U1的输出uo1变大，uo1作用于恒流控制电路使得运算放大器U2的输出电压uo2变小，则电阻R4上的电流I4变小，由于R3连接在基准电压端，所以电阻R3上的电流I3为定值，由于I3＝I2+I4，所以电阻R2上的电流I2变大，则电阻R2上的压降变大，导致DC-DC电路的反馈基准电压VFB被拉低，导致其输出占空比D增大，根据其输出电压表达式ISNS＝Vin×D可知，其输出电压ISNS也会随之上升，其动态过程可表示为Vo↑→(ISNS-Vo)↓→uo1↑→uo2↓→VFB↓→ISNS↑→(ISNS-Vo)↑，通过建立起的反馈机制使得DC-DC电路输出电压ISNS和蓄电设备电压Vo自适应变化，保证取样电阻两端的压差ISNS-Vo固定，对蓄电设备进行恒流模式充电。当蓄电设备电压Vo上升到限定电压Ulim时，进入恒压模式，具体原理是，当蓄电设备电压Vo上升到限定电压Ulim时，其DC-DC电路的输出占空比达到最大，输出电压为最大值Umax。以DC-DC电路的最大输出电压Umax对蓄电设备进行恒压充电,直至其达到饱和。
以上所述的本发明的实施方式只是其一种优选实例，其应用并不局限于蓄电池和超级电容，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神原则之内所作出的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (2)
1.一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路，其特征在于，包括电压输入、DC-DC电路、电流采样电路、电压采样电路、差分放大电路、恒流控制电路、恒压控制电路和电路输出，其中电压采样电路包括电压采样电阻，电压采样电路通过电压采样电阻获得电压反馈信号，电流采样电路在负载回路中串联电流采样电阻，再将电流采样电阻上的电流信号经过差分放大电路进行放大，再经过恒流控制电路形成电流反馈信号，电压反馈信号和电流反馈信号经过恒压控制电路的作用共同控制DC-DC电路PWM的输出占空比，在输出电压上升到限值电压之前稳定输出电流，在输出电压达到限值电压之后稳定输出电压。
2.根据权利要求1所述的一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路，其特征在于：电流采样电路包括电流采样电阻R1，电压采样包括电阻R2、R3，用于实现串联分压,差分放大电路包括运放U1、电阻R9、R10、R11、R12，恒流控制电路包括运放U2，电阻R5、R6、R7，电容C3和C4，恒压控制电路包括R3、R4，DC-DC电路的内部基准电压和电阻R3、R4用于实现恒压控制。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202010333748.9A CN111384760A (zh) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202010333748.9A CN111384760A (zh) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路 |
Publications (1)
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| CN111384760A true CN111384760A (zh) | 2020-07-07 |
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ID=71221924
Family Applications (1)
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| CN202010333748.9A Pending CN111384760A (zh) | 2020-04-24 | 2020-04-24 | 一种应用于电力行业产品的恒流恒压充电电路 |
Country Status (1)
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|---|---|
| CN (1) | CN111384760A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115483736A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-16 | 绍兴光大芯业微电子有限公司 | 用于手机快充实现dc-dc恒流控制的电路结构 |
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2020
- 2020-04-24 CN CN202010333748.9A patent/CN111384760A/zh active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115483736A (zh) * | 2022-09-21 | 2022-12-16 | 绍兴光大芯业微电子有限公司 | 用于手机快充实现dc-dc恒流控制的电路结构 |
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